高速信号和处理需要考虑三部分设计:
高速逻辑时序设计
高速电路散热设计
高速信号传输设计
1、信号传输的相关概念
概念:电信号、传输通道、信号传输、保形传输
重点:模拟信号可以看作“高速”信号,比较好整体不失真
数字信号失真度能够被控制在一定的范围内。
2、数字信号的特点:
(1)时域特点:周期,和上升时间
(2)频域特性:波形是时域的表现,频谱是频域的表现,通过傅里叶变换
(3)电信号的传输速度:与介质常数有关
(4)信号完整性:SignalIntegrity
(5)电源完整性:PowerIntegrity
(6)电磁兼容性:ElectroMagneticCompatibility(EMC) 信号传输是否为高速信号传输;电气性能测试高速信号传输安装
①高速信号是需要对其传输线进行设计,以确保在传输过程中其波形失真度可以接受的那些信号。模拟信号传输都应该看作高速信号传输,数字信号如果其传输线长度大于该数字信号有效比较高谐波(一般为基频的3~5倍)波长的1/4,该数字信号相对该传输线就是高速信号。
②信号完整性、电源完整性和电磁兼容性是高速信号传输所涉及的三大支撑技术。
③信号完整性表示信号的质量在经过传输通道传输后仍保持相对良好,需要为各种信号选择设计合适的信号传输通道,使得高速信号传输的电信号能够保形传输。
④电源完整性表示信电源信号的质量在经过传输后仍保持相对良好,选择和设计良好的电源转换装置、中远距电源供电中继电容器、近距电源供电中继电容器和电源信号传输通道是保证电源完整性的基本要求。
⑤电磁兼容性表示电子系统或设备在所处的电磁环境中能正常工作,同时不对其他电子系统和设备造成干扰 电气性能测试高速信号传输安装高速信号传输——信号完整性信号的回路 特征阻抗与反射;
高速信号传输——电源完整性供电
电源系统完好性
供电传输线完好性
供电中继系统完好性
高速信号传输——电磁兼容
电磁兼容定义
(1)设备中的信号的传输都能够抵抗本设备的干扰和外部的干扰
(2)设备中的信号的传输都不应当产生能够干扰本设备和外部设备工作
高速信号的传输的工程化技术
系统级电磁屏蔽
信号级电磁屏蔽
各种信号或者供电传输线的电磁屏蔽
信号和电源的滤波的技术
系统级电磁屏蔽技术
(1)机箱屏蔽
(2)电缆屏蔽
(3)连接器屏蔽
信号级电磁屏蔽技术
把传输线上的信号作为电磁屏蔽信号(即干扰源)
在工作实践过程中,对于SI、PI和EMC的认识,电子设计工程师们可能绝大多数被告知它们是经验性的东西,琢磨不透,说不清、道不明,全靠经验和感觉,深不可测。这样的观点日积月累,打击了很多工程师对SI、PI和EMC理论、概念和技术学习和掌握的信心。在电子系统或设备的研发过程中,会出现许多与硬件相关的、随机的或偶发的问题和故障,这类问题和故障往往被定性为电磁干扰、信号完整性、电源完整性问题,虽然未必就是这些类别的问题,可一旦被定性为这些类别的问题,就很难用理论工具进行解决分析,而往往靠**的经验和感觉定位、解决,试着采取很多措施,可能碰巧解决了,却说不明白其中的道理。高速信号传输的界定标准;
第五,在电子产品调试过程中,如果出现高速信号传输失败的问题,如DVI信号传输时数据接收不稳定,如何对出现的问题给出解决思路,对哪些信号进行测试,如何对测试的结果进行分析,并给出解决方案并终消除问题,即被称为高速信号传输问题分析的工程化技术。高速信号传输工程化技术就是对高速信号传输给出具有适度性能、适度成本、适度可靠性和适度制造性等综合良好性能的技术解决方案。所谓适度就是指性能指标满足用户要求,并达到相关国际标准、国家标准和行业标准。高速信号传输代替高速信号设计的概念或高速电路设计的概念才能正确处理信号的保形传输问题?电气性能测试高速信号传输安装
高速信号传输不正确是电子产品研制过程中经常遇到的问题;电气性能测试高速信号传输安装
数字信号的时域特性
例如,一个周期为T=25ns的时钟信号,其时钟频率为f=1/25ns=0.04GHz=40MHz。信号的上升时间通常定义为信号从终值的10%跃变到90%所经历的时间,又称之为10~90上升时间。信号的下降时间定义为从终值的90%跃变到10%所经历的时间。2.1.3数字信号的频域特性任何一个信号都可以由一组正弦波组合而成,在数学上可以将信号波形的数学描述通过傅里叶变换转换为一组正弦波,每一个正弦波称为信号的一个频率分量,每一个频率分量都有相关的幅度和相位,我们把所有这些频率值及其幅度值的称为信号的频谱。信号的波形是时域的表现,信号的频谱是频域的表现,把时域信号以信号的频谱表示称为信号的时域—频域变换,即傅里叶变换。如果我们知道信号的频谱,要观察它的时域波形,只需将每个频率分量变换成它的时域正弦波,再将其全部叠加即可,这个过程称为傅里叶逆变换。
电气性能测试高速信号传输安装
阻抗匹配高速数字信号的阻抗匹配非常关键,如果匹配不好,信号会产生较大的上冲和下冲现象,如果幅度超过了数字信号的阈值,就会产生误码。阻抗匹配有串行端接和并行端接两种,由于串行端接功耗低并且端接方便,实际工作中一般采用串行端接。以下利用Hyperlynx仿真工具对端接电阻的影响进行了分析。以74系列建立仿真IBIS模型如图1所示。仿真时选择一个发送端一个接收端,传输线为带状线,设置线宽0.2mm和介电常数为4.5(常用的FR4材料),使传输线的阻抗为51.7Ω。设置信号频率为50MHz的方波,串行端接电阻Rs分别取0Ω、33Ω和100Ω的情况,进行仿真分析,高速信号传输工程化技术内容;安徽HDMI...